正常认知衰老中脑脊液与血浆蛋白质组及肽段修饰图谱的揭示

《Communications Medicine》：Unveiling proteomic and peptide-level modifications in cerebrospinal fluid and plasma in normal cognitive aging

　　本研究针对正常认知衰老过程中分子机制不明确的问题，通过质谱技术对年轻与老年认知正常人群的匹配脑脊液和血浆样本进行蛋白质组与肽段水平分析，揭示了细胞外基质重塑、炎症通路激活及胰岛素样生长因子-1信号下调等关键衰老相关变化，并首次发现APP、APOE等蛋白的剪切与磷酸化修饰事件。该研究为区分生理性衰老与神经退行病变提供了新的分子标志物，对理解健康衰老机制具有重要意义。

　　

随着全球人口老龄化加剧，理解健康衰老的分子机制成为生物医学领域的核心挑战。正常认知衰老伴随大脑与外周组织的微妙变化，但这些变化的蛋白质组层面特征仍不清晰。尤其缺乏对脑脊液（Cerebrospinal Fluid, CSF）——直接反映大脑微环境的生物液体——的系统研究。以往研究多聚焦于蛋白质表达量的变化，而忽略了肽段水平的修饰（如剪切、磷酸化）对蛋白功能的影响。为此，Aida Kamalian等人在《Communications Medicine》发表研究，通过高精度质谱技术，首次在匹配的CSF和血浆样本中揭示了正常认知衰老的蛋白质组与肽段修饰图谱。

关键实验方法概述

研究纳入约翰霍普金斯大学登记的52名年轻（平均29岁）和40名老年（平均69岁）认知正常参与者，采集匹配的CSF和血浆样本。采用液相色谱-场不对称离子迁移谱（FAIMS）耦合质谱技术进行深度蛋白质组与肽段分析，通过差异丰度分析、基因集富集分析（GSEA）和加权基因共表达网络分析（WGCNA）识别衰老相关通路，并开发新方法检测替代剪切、蛋白水解事件和磷酸化修饰。

肽段和蛋白质差异表达分析

在CSF中鉴定出787个差异表达蛋白，血浆中812个，其中131个蛋白在两种体液中共同变化。衰老关联最显著的包括CSF中细胞外基质（ECM）成分（如COMP、FN1）、凝血与炎症通路蛋白的上调，以及血浆中胰岛素样生长因子-1（IGF-1）信号通路的下调。

脑脊液中的替代剪切与选择性切割分析

研究发现27个蛋白存在衰老相关的替代剪切或蛋白水解事件，包括APP、APOE、NRXN1等关键分子。例如，APOE蛋白在LDL受体结合域附近（氨基酸144位点）的切割增加，可能削弱其脂质转运功能；NRXN1的Laminin G-like 4结构域起始端（730位点）切割增多，或影响突触黏附功能。

差异磷酸化分析

在未进行磷酸化肽段富集的前提下，仍鉴定出22个蛋白的44个磷酸化位点发生衰老相关变化。例如，COL4A2蛋白的Ser1475位点磷酸化水平随年龄上升，该位点位于非胶原结构域（NC1）附近，可能影响血脑屏障完整性。

血浆-CSF蛋白水平相关性分析

老年组血浆与CSF蛋白水平相关性（r=0.53）略高于年轻组（r=0.48），提示衰老可能伴随血脑屏障通透性轻微增加。

基因集富集分析与加权基因共表达网络分析

GSEA显示CSF中凝血、ECM重构及补体激活通路显著上调。WGCNA进一步确认IGF-1信号模块在血浆中与年龄负相关，而CSF中多个ECM与炎症模块与年龄正相关，且部分突触相关模块与磷酸化tau蛋白（p-tau₁₈₁）水平相关，提示tau蛋白在生理状态下可能参与突触稳定性调节。

结论与意义

本研究通过肽段水平分析揭示了正常认知衰老中以往被忽略的分子事件：ECM重构、炎症激活与脂代谢紊乱是核心特征，而APP、APOE等关键蛋白的剪切与磷酸化修饰可能通过影响蛋白功能间接促进衰老进程。这些发现不仅为健康衰老提供了分子基线，更为未来区分生理性衰老与神经退行性疾病（如阿尔茨海默病）提供了潜在标志物。此外，研究所建立的肽段修饰分析方法为后续研究提供了可推广的技术框架。